Nykyaikaisen tähtitieteen syntymästä lähtien tutkijat ovat pyrkineet selvittämään Linnunradan galaksin täyden laajuuden ja oppimaan lisää sen rakenteesta, muodostumisesta ja evoluutiosta. Nykyisten teorioiden mukaan uskotaan laajalti, että Linnunrata syntyi pian Ison räjähdyksen jälkeen (suunnilleen 13,51 miljardia vuotta sitten). Tämä oli seurausta ensimmäisten tähtien ja tähtiklustereiden yhdistymisestä, samoin kuin kaasun lisääntymisestä suoraan galaktisen halogeenin kautta.
Siitä lähtien useiden galaksien uskotaan sulautuneen Linnunradan kanssa, mikä laukaisi uusien tähtien muodostumisen. Mutta japanilaisen tutkijaryhmän uuden tutkimuksen mukaan galaksillamme on ollut historiaa levottomampi kuin aiemmin ajateltiin. Heidän havaintojensa mukaan Linnunrata oli kokenut lepotilakauden kahden tähtiä muodostuvan ajanjakson välillä, jotka kestivät miljardeja vuosia, ja kuolivat tosiasiallisesti ennen paluutaan takaisin elämään.
Heidän tutkimuksensa, jonka otsikko on ”Aurinkoalueiden tähtiä muodostuu kahdessa sukupolvessa, joita erottaa 5 miljardia vuotta”, ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä Nature. Tutkimuksen suoritti Masafumi Noguchi, tähtitieteilijä Japanin Tohoku-yliopiston tähtitieteellisestä instituutista. Noguchi laski Linnunradan kehityksen 10 miljardin vuoden ajan käyttämällä uutta ideaa, joka tunnetaan nimellä ”kylmän virtauksen lisääntyminen”.
Avishai Dekel - Andre Aisenstadtin teoreettisen fysiikan puheenjohtaja Jerusalemin Heprealaisen yliopiston teoreettisesta fysiikasta - ja hänen kollegansa ehdottivat tätä kylmän kaasun lisääntymisen ideaa selittääkseen kuinka galaksit ottavat kaasua ympäröivään avaruuteen muodostumisensa aikana. Kaksivaiheisen muodostumisen käsitettä ovat aiemmin myös ehdottaneet Yuval Birnboim - Heprealaisen yliopiston vanhempi luennoitsija - ja kollegansa ottamaan huomioon massiivisempien galaksien muodostuminen universumissamme.
Suunniteltuaan Linnunradan mallin käyttäen tähtensä koostumustietoja, Noguchi päätteli, että myös omassa galaksissamme oli kaksi tähtiä muodostuvaa vaihetta. Hänen tutkimuksensa mukaan Linnunradan historia voidaan selvittää tarkastelemalla sen tähtiä sisältäviä alkuainekoostumuksia, jotka ovat seurausta kaasun koostumuksesta, josta ne muodostuvat.
Kun tarkastellaan aurinkoalueen tähtiä, monet tähtitieteelliset tutkimukset ovat todenneet, että on olemassa kaksi ryhmää, joilla on erilaiset kemialliset koostumukset. Yksi on runsaasti alkuaineita, kuten happea, magnesiumia ja piitä (alfa-elementtejä), kun taas toinen sisältää runsaasti rautaa. Syynä tähän kaksitahoisuuteen on ollut jo kauan kestänyt mysteeri, mutta Noguchin malli tarjoaa mahdollisen vastauksen.
Tämän mallin mukaan Linnunrata alkoi, kun kylmiin kaasuvirroihin kerääntyi galaksiin ja johti ensimmäisen sukupolven tähtijen muodostumiseen. Tämä kaasu sisälsi alfa-elementtejä lyhytaikaisten tyypin II supernovien seurauksena - jolloin tähti kohoaa ytimen romahtaessa elinkaarensa lopussa ja räjähtää sitten - vapauttaen nämä elementit galaktisen alueen väliaineeseen. Tämä johti siihen, että ensimmäisen tähden sukupolvi oli rikas alfaelementeistä.
Sitten, noin 7 miljardia vuotta sitten, ilmaantui iskuaaltoja, jotka kuumensivat kaasun korkeisiin lämpötiloihin. Tämä aiheutti kylmän kaasun lopettamisen virtaamasta galaksiamme, aiheuttaen tähtien muodostumisen lopettamisen. Kahden miljardin vuoden lepotila jatkui galaksissamme. Tänä aikana pitkäikäiset tyypin Ia supernoovat - joita esiintyy binaarisissa järjestelmissä, joissa valkoinen kääpiö sifonoi vähitellen materiaalia seuralaisestaan - ruiskuttivat rautaa maitohappoiseen väliseen kaasuun ja muuttivat sen alkuainekoostumusta.
Ajan myötä galaktienvälinen kaasu alkoi jäähtyä säteilemällä säteilyä ja alkoi virtaa takaisin galaksiin viisi miljardia vuotta sitten. Tämä johti toisen sukupolven tähtien muodostumiseen, joka sisälsi myös aurinkomme, joissa oli runsaasti rautaa. Vaikka kaksivaiheinen muodostuminen on aikaisemmin ehdottanut paljon massiivisempia galakseja, Noguchi on voinut vahvistaa, että sama kuva pätee omaan Linnunrataamme.
Lisäksi muut tutkimukset ovat osoittaneet, että sama voi tapahtua Linnunradan lähimmällä naapurilla, Andromedan galaksilla. Lyhyesti sanottuna Noguchin malli ennustaa, että massiivisissa kierregalakseleissa esiintyy aukko tähtien muodostumisessa, kun taas pienemmät galaksit tekevät tähtiä jatkuvasti.
Tulevaisuudessa olemassa olevien ja seuraavan sukupolven teleskooppien havainnot tarjoavat todennäköisesti lisätodisteita näistä ilmiöistä ja kertovat meille paljon enemmän galaksien muodostumisesta. Tästä tähtitieteilijät voivat myös rakentaa entistä tarkempia malleja siitä, kuinka maailmankaikkeusmme kehittyi ajan myötä.
